三章复习习题 PPT课件

第三章化学势习题课,一、化学势定义：,二、化学势的应用：,当()T,p,不作其它功时相平衡条件：i()=i()=化学平衡条件：ii=0,i为化学反应的计量系数，反应物为负，产物为正。,1.多组分密闭系统的基本公式：,(dG)T,p=idni,*,概念与公式,2.集合公式：X=niXi,mixG=nii(混合后)nii(混合前),()T,pG=nii,其中X为系统中任一容量函数,Xi为偏摩尔量。,集合公式的应用,mixG=RT(nAlnxA+nBlnxB)后(nAlnxA+nBlnxB)前,*,当X为偏摩尔吉布斯自由能时:,注意：与p98习题12关系。,三、化学势表达式,标准态:p理气,i(sln)=i(sln)+RTln(xi),pi=pi*xi(理想液态混合物或理想稀溶液中溶剂)=Kh,xxi(理想稀溶液中溶质)=Kh,mm(理想稀溶液中溶质)=Kh,cc(理想稀溶液中溶质),理想液态混合物或理想稀溶液i(sln)=i(g)=i(g)+RTln(pi/p),xi,m/m,c/c,实际气体i=i+RTln(fi/p),气体i=i+RTln(pi/p),四、两个经验定律、理想液态混合物和理想稀溶液：,1.拉乌尔(Raoult)定律pA=pA*xA,2.亨利(Henry)定律pB=Kh,xxB,3.理想液态混合物(理想溶液)：pi=pi*xi,4.理想稀溶液:pA=pA*xApB=Kh,xxB,五、不挥发性溶质稀溶液的依数性,pA=pAxA,pA=pAxBTf=KfmBTb=KbmB=cBRT,近似,例1选择题,1.在273K和p下，1升水能溶解4.910-4molO2，2.3510-4molN2。同T,p下，1升水能溶解空气的量为（）10-4mol。(已知：空气中氧气摩尔分数0.21)(A)2.55(B)2.88(C)9.6(D)7.25,解：根据亨利定律p2=Kh,mmp(O2)=Kh,m(O2)4.910-4(因空气中氧气摩尔分数0.21则其分压为0.21p)0.21p=Kh,m(O2)m(O2),B,解得：m(O2)=1.0310-4molkg-1同理m(N2)=1.8510-4molkg-1故1升水(1kg)能溶解空气的量为2.8810-4mol,3.298K时有一仅能透过水的半透膜，将0.01和0.001moldm-3的蔗糖溶液分开，欲使该系统达平衡需在_溶液上方施加压力_,22.3kPa,0.01moldm-3,2.有含相同质量不同溶质的水溶液(稀)，分别测定其沸点，沸点升得最高的是（）(A)C12H22O11(B)CO(NH2)2(C)C6H5SO3H,解：根据稀溶液的依数性Tb=Kbm，相同质量的不同溶质，摩尔质量越小则浓度越大，Tb越大。,B,解：根据稀溶液的依数性=cRT，1=c1RT，2=c2RT，则=cRT=(10.01.0)RT=22.3kPa,*,4在温度一定时，纯液体A的饱和蒸气压为pA*，化学势A*。并且已知在标准压力下的凝固点为Tf*。当A中溶入少量溶质而形成稀溶液时，上述三物理量分别为pA,A,TA则()(A)pA*pAA*TA(D)pA*pAA*ATf*TA,D,*,实际=0.110p2,理想p1,5在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水(A)和纯水(B)。经历若干小时后，两杯液面的高度将是（）(A)A杯高于B杯(B)A杯等于B杯(C)A杯低于B杯(D)视温度而定。,(A)12(B)1(H2O,sln),*,例360时，pA*=0.395p，pB*=0.789p，,在该温度时A和B可形成稳定化合物AB，pAB*=0.132p。假设任何给定混合物具有理想溶液特性。如今在60时，将1molA和4molB混合成液体体系。求此系统蒸气压和蒸气组成。,解：此时系统为1molAB和3molBxAB=1/4,xB=3/4p=pAB+pB=0.132p1/4+0.789p3/4=0.625pyAB=pAB/p=0.053;yB=10.053=0.947,*,例4在300K时，液态A和液态B的蒸气压分别为pA*=37.33kPa,pB*=22.66kPa，当2molA和2molB混合，p总=50.66kPa，蒸气相中A的物质的量分数yA(g)=0.60，设蒸气为理想气体,求溶液中A、B的活度和活度系数求mixG若溶液为理想溶液，mixG,例4,*,解：非理想溶液蒸气压与浓度的关系：pi=pi*aiaA=pyA/pA*=0.814aB=pyB/pB*=0.894A=aA/xA=1.63B=aB/xB=1.79mixG=GG*=niinii*=2RT(lnaA+lnaB)=1585JmixG=GG*=niinii*=2RT(lnxA+lnxB)=6915J,结论:两种纯物质混合时非理想溶液:mixG=RT(nAlnaA+nBlnaB)理想溶液:mixG=RT(nAlnxA+nBlnxB),例4,*,例5.298K和p下，苯(组分1)和甲苯(组分2)混合成x1=0.8的理想溶液。将1mol苯从x1=0.8的状态用甲苯稀释到x1=0.6的状态，求此过程所需最小功,解：根据Wr=(G)T,p=nii(始)nii(终)环境对系统做的最小功Wr=nii(始)nii(终),1mol苯1/4mol甲苯x1=0.8,1mol苯2/3mol甲苯x1=0.6,ymol甲苯,y=2/31/4=5/12mol,例5,*,Wr=nii(始)nii(终)以纯物质为标准态,nii(始)=(1+RTlnx1)+1/4(2+RTlnx2)+5/122=1+2/32+RT(ln0.8+1/4ln0.2)nii(终)=(1+RTlnx1)+2/3(2+RTlnx2)=1+2/32+RT(ln0.6+2/3ln0.4),始,Wr=RT(ln0.8+1/4ln0.2)(ln0.6+2/3ln0.4)=1230J,mixG=RTnilnxi(终)nilnxi(始)=Wr,终,例5,*,已知pA*=0.4p，pB*=1.2p,计算当液体开始凝聚时的蒸气压p；当xA(l)=xB(l)=0.5时的蒸气压p和yA(g)；画出蒸气压与组成图。,例6液体A和B形成理想溶液。现有yB(g)=0.6的蒸气相，放在一个带有活塞的汽缸内，恒温下将蒸气慢慢压缩。,例6,*,解：当凝结出第一个液滴时呈气液两相平衡(凝结出的液体量可忽略不计)。因液相为理想溶液服从拉乌尔定律，故此时蒸气压pi=pi*xi,已知yA(g)=0.4,pA=pAxA(l)=pyA(g)=0.4ppB=pBxB(l)=pyB(g)=0.6p,解得：xB(l)=1/3,即xA(l)=2/3代入(2)式得：p=2pxB(l)=2/3p,p=p1xB(l)-(1)p=2pxB(l)-(2),例6,*,当xA(l)=xB(l)=0.5时(系统的压力增大，故凝聚出的液体量增多),p=pA+pB=pAxA(l)+pBxB(l)=0.8